ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 05.09.2020
Просмотров: 5854
Скачиваний: 9
Доклады Всероссийской научной конференции
115
Генети-
ческий
горизонт
Глубина
образца,
см
рН
Гумус Физ.
глина
Ил
238
U
232
Th
40
K
137
Cs
%
Бк/кг
В
40-50
5
4
31,9
11,6
21,2
33,5
474
-
Горно-луговая, Королевский белок. Разрез 8
А
д
0-10
5,6
5,6
37
10,2
30,3
17,2
164,5
147
А
10-20
4,8
3
10,6
2,8
48,9
18,9
347
3
АВ
30-40
5,3
1,2
52
5,3
18,3
15,1
173
-
В
50-60
5,1
1
18,3
9,6
8,6
7,0
312
-
Примечание: прочерк – не обнаружено
Степень радиоактивности почв зависит от содержания естественных радионуклидов в почвообразующих
породах. Максимальная радиоактивность обнаружена в почвах, сформированных на кислых магматических
породах, а наиболее высокая концентрация радионуклидов наблюдается в мелкодисперсной фракции почв – в
глинистых частицах [1]. Кроме того, уровень радиоактивности почв зависит от ландшафта, климатических
условий, процессов вертикальной и горизонтальной миграции в почвах, их биологической аккумуляции и т.д. [2].
Гранулометрическое и петрографическое разнообразие верхних горизонтов в регионе исследования
обуславливают широкий диапазон концентраций изучаемых радиоактивных элементов (см. таб.1). Одинаковые
по происхождению почвообразующие породы Северо-Западного Алтая различаются между собой по
содержанию этих элементов.
Удельная активность
238
U в горно-тундровых почвах Северо-Западного Алтая варьирует незначительно
(см. табл.1), максимальный уровень удельной активности урана, составляет 42,8Бк/кг.
Среднее содержание урана-238 в исследуемых почвах находится на уровне кларка и составляет 34,8
Бк/кг. Для некоторых почвенных разрезов отмечается биогенное накопление. Наиболее высокий уровень
удельной активности урана-238 характерен горно-луговым почвам.
Удельная активность
232
Th в горно-тундровых почвах Северо-Западного Алтая также варьирует
незначительно (см. табл.1). В среднем удельная активность радионуклида составляет 25,5 Бк/кг. Максимальный
уровень удельной активности тория для горно-тундровых почв составляет 34,1 Бк/кг, а для горно-луговых
почв - 49,3 Бк/кг (см. таб. 1).
Внутрипрофильное распределение 40К в почвах различное, что объясняется формированием этих почв
на разных почвообразующих породах. В большинстве случаев
40
К относительно накапливается в гумусовом
горизонте.
Удельная активность
40
K в исследуемых почвах значительно варьирует, средняя удельная активность
составляет 487,4 Бк/кг (см. табл.1). Максимальный уровень удельной активности калия для горно-тундровых
почв составляет 865 Бк/кг, а для горно-луговых почв - 998 Бк/кг соответственно (см. таб. 1).
Внутрипрофильное распределение естественных радионуклидов, в целом носит аккумулятивный
характер.
Плотность загрязнения почв
137
Сs зависит как от количества исходно выпавших продуктов
радиоактивного распада, так и от современного состояния почвенного покрова. Выпавшие на поверхность
почв искусственные радионуклиды включаются в биогеохимические циклы и их дальнейшая «геохимическая
судьба» определяется ландшафтными особенностями территории [3].
Ведущими факторами, определяющие поведение
137
Сs в профиле, являются физико-химические
свойства почв, тип почвообразования и положение почвы в ландшафтно-геохимической системе [4].
В профиле исследованных горно-тундровых, горно-луговых и горно-лугово-степных почв Северо-
Западного Алтая максимальное количество
137
Сs обнаружено в верхнем дерновом горизонте (0-10 см), и лишь
незначительно нуклид мигрирует по толще почвенного профиля (см. табл.1).
Наблюдается существенное варьирование удельной активности загрязнения 137Сs в данном регионе
исследования, что определяется как исходными контрастными выпадениями в условиях высотной поясности
Тигирекского и Коргонского хребтов, так и пестротой почвенного покрова горных экосистем и ландшафтно-
геохимическими обстановками, определяющими дальнейшую биогеохимическую судьбу радионуклида.
Особенностью внутрипрофильного распределения радионуклида в исследованных почвах является
сосредоточение его в верхнем 10-см слое гумусового горизонта, где обнаружены значимые (>2Бк/кг) его
количества. С глубиной концентрация
137
Сs резко падает (<2Бк/кг) и ниже 15 см обнаруживается очень редко.
В горно-тундровых почвах высокогорий, формирующихся в условиях переувлажнения и недостатка
тепла, выявлены аномальные по уровню загрязнения
137
Сs концентрации (106-239 Бк/кг), превышающие в
несколько раз фоновые значения. Около 95 % загрязнения сосредоточено в верхнем 2-5 см.
Максимальный уровень удельной активности радионуклида (203 Бк/кг) отмечен в поверхностном слое
(0-5 см) дернового горизонта Ад горно-луговой почвы. Высокая удельная активность верхнего горизонта
обусловлена, по-видимому, наличием оторфовонного слоя, а также высоким содержанием органического
вещества.
Таким образом, выявлена существенная неоднородность в содержании естественных радиоактивных
элементов и значительная пестрота удельной активности
137
Сs в почвах Северо-Западного Алтая, что
обусловлено контрастностью почвообразующих пород, физико-химическими свойствами почв, ландшафтно-
Геохимия ландшафтов и география почв (к 100-летию М.А. Глазовской)
116
геохимическими условиями миграции и аккумуляции элементов.
Литература
1. Дричко, В.Ф. Частотное распределение концентраций радия-226, тория-228 и калия-40 в различных
почвах // Почвоведение. – 1977. – № 9. – С 75-80
2. Перельман А.И. Геохимия ландшафта.- М.: Высш. шк. 1966.- 392 с.
3. Мальгин, М.А., Пузанов А.В. Цезий –137 в почвах Алтайского края // Сибирский экологический
журнал. – 1995. – № 6. – С. 499-509.]
4. Котова А.Ю., Санжарова Н.И. Поведение некоторых радионуклидов в различных почвах //
Почвоведение.- 2002.- № 1.- С. 108-120.
5. Иванов В.В. Экологическая геохимия элементов.- М.: Недра. 1994.- 304 с
УДК 581.526.533:581.13:574.36
ЗАПАСЫ АЗОТА, УГЛЕРОДА В КУСТАРНИЧКОВО-ЛИШАЙНИКОВО-МОХОВОЙ ТУНДРЕ
Г.Я. Елькина, Е.М. Лаптева
Институт биологии Коми научного центра УрО РАН, Сыктывкар, elkina@ib.komisc.ru
С особенностями накопления органического вещества и биогеохимического круговорота углерода, азота
в значительной мере связаны специфика формирования почвенного профиля и, особенно, состав почвенного
органического вещества. Но в то же время запасы фитомассы, мортмассы и аккумуляция в них азота, углерода
в зоне Большеземельской тундры изучены недостаточно.
Исследования проводили в Воркутинском районе Республики Коми, в кустарничково-лишайниково-
моховой тундре с морозобойными пятнами (67°35.4′ с.ш., 64°09.9′ в.д., 150 м н.у.м.). Площадка, где закладывали
трансект для учета биомассы, расположена на склоне юго-юго-западный экспозиции с небольшим (около 3°)
уклоном. Почва тундровая торфянисто-глееватая мерзлотная. Биоценоз представлен тремя растительными
сообществами: кустарничково-моховое, кустарничково-лишайниково-моховое, кустарничково-лишайниковое,
площади под которыми составляют соответственно 65.6, 17.9 и 16.5 %.
Из растений на участке преобладают гипновые зеленые мхи (Hylocomium splendens). Пятнами
встречаются лишайники, наиболее распространены цетрария исландская (Cetraria islandica) и цетрария
снежная (Cetraria nivalis) – 97-98 %. В комплексе с ними произрастают цетрария клобучковая (Cetraria cuculata)
– 2-3 %, лишайник олений (Cladnia randiferina) – 2 %, кладония стройная (Cladonia gracilis) – 1-2 %.
Видовой состав сосудистых растений невелик. Из кустарников встречаются ива филиколистная (Salix
phylicifolia) и береза карликовая (Betula
nana
), из кустарничков – голубика обыкновенная (Vaccinium uliginosum)
и брусника обыкновенная (Vaccinium vitis-idaea). Травянистая растительность в основном представлена
осокой шаровидной (Carex globularis) – 97 % и овсяницей овечьей (Festuca
ovina
) – 1-3 %.
Аккумуляция азота и углерода в биоценозах в значительной мере определяется составом растительных
сообществ, величиной сформировавшейся биомассы, содержанием этих элементов в произрастающих
растениях, в их разлагающихся остатках, и скоростью биологического круговорота.
Таблица 1
Биомасса и запасы мортмассы в биоценозах, т/га абсолютно-сухого вещества
Растительное
сообщество
Масса растений
Мортмасса
мхи
лишайники
кустарники и
кустарнички
травянистые
растения
всего
Кустарничково-
моховое
16.6
-
7.7
4.7
29.0
103.1
Кустарничково-
лишайниково-
моховое
10.9
1.5
6.4
3.0
21.8
72.4
Кустарничково-
лишайниковое,
-
12.0
1.9
1.9
15.7
28.3
Максимальная фитомасса (29.0 т/га) сосредоточена в кустарничково-моховом сообществе, она на 57.3
% представлена мхом (табл.1). На долю кустарников и кустарничков приходится 26.6, на травянистые растения
16.1 %. Доминирование мхов с низкой скоростью разложения, при незначительном обилии сосудистых растений
с более быстрой ротацией, ведет к замедленному биологическому круговороту. Мортмасса кустарничково-
мохового сообщества (103.1 т/га) в 3.6 раза превышает фитомассу.
Минимальный запас фитомассы формируется в кустарничково-лишайниковом сообществе – 15.7 т/га.
На 76.1 % он состоит из лишайников, доля сосудистых растений очень низка. Величина мортмассы также
невысока – 28.3 т/га. Скорость биологического круговорота в биоценозе с доминированием лишайников
наоборот выше, о чем свидетельствует более узкое (1.8) соотношение фитомассы к мортмассе. Кустарничково-
лишайниково-моховое сообщество по запасам органического вещества занимает промежуточное положение.
Общая фитомасса кустарничково
-
мохово-лишайниковой тундры (с учетом площадей, занимаемых
выделенными сообществами) составляет 25.5 т/га. Более половины (50.3 %) из нее приходится на мхи, 25.5 %
на кустарники и кустарнички. Мортмасса, существенно превышая массу живых растений, составляет 85.2 т/
га. Основная ее часть (79.3 %) сосредоточена в кустарничково-моховом сообществе.
Доклады Всероссийской научной конференции
117
Из произрастающих растений азотом более богаты кустарники (1.26-1.58 %) и кустарнички (0.96-1.43
%), травянистые растения (0.91 %). Но доля их в кругообороте элементов не столь существенна. Содержание
азота во мхах (0.64- 0.80 %) и лишайниках (0.26-0.51 %) низкое. Однако по мере разложения количество азота
в растительных остатках становится выше – 0.73-1.25 %.
Углерод также в большем количестве присутствует в высших растениях (40.0-47.8 %). Содержание его
в живых мхах и лишайниках ниже – 35.2-37.8 %. Разложение их сопровождается значительными потерями
углерода, в результате чего его содержание снижается до 16.8-33.0 %.
Таблица 2
Запасы азота и углерода в биоценозах кустарничково-мохово-лишайниковой тундры
Биомасса
Запасы элементов, кг/га
Запасы
N, в
% от
общих
Запасы
С, в
% от
общих
N/С
N
C
N*
C*
Кустарничково-моховое сообщество
Живые растения
249
12636
163.4
8283
77.6
76.4
0.020
Отмершие остатки
1253
35936
821.7
23556
70.0
61.5
0.035
Общая
1503
48572
985.1
31839
83.9
83.2
0.031
Кустарничково-лишайниково-моховое сообщество
Живые растения
167
8509
30.0
1525
14.2
14.1
0.020
Отмершие остатки
612
16662
109.7
2986
9.3
7.8
0.037
Общая
752
23948
134.8
4292
11.5
11.2
0.031
Кустарничково-лишайниковое сообщество
Живые растения
104
6289
17.2
1039
8.2
9.6
0.017
Отмершие остатки
225
6743
37.1
1114
3.2
2.9
0.033
Общая
329
13032
54.3
2153
4.6
5.6
0.025
Кустарничково-лишайниково-моховая тундра в целом
Живые растения
210.6
10846
17.9
28.3
0.019
Отмершие остатки
963.6
27437
82.1
71.7
0.035
Общая
1174.2
38283
100.0
100.0
0.031
*с учетом площади
Суммарные запасы азота в фитомассе увеличивается со 104 кг/га в кустарничково-лишайниковом
сообществе до 167 – в кустарничково-лишайниково-моховом, и до 249 кг/га – в биоценозе с преобладанием
мхов (табл.2). Основная часть азота в тундровых ценозах аккумулирована в разлагающемся органическом
веществе. Максимальное количество азота в мортмассе (1253 кг/га), как и в фитомассе, приходится на
кустарничково-моховое сообщество. В кустарниково-лишайниковой ассоциации запасы азота в растительных
остатках ниже более чем в 5 раз. В целом по кустарничково-лишайниково-моховой тундре сосредоточено 1174
кг/га азота, 82 % из них аккумулировано в мортмассе.
Соотношение между запасами азота в мортмассе и фитомассе снижается с 5.0 в биоценозе с
преобладанием листостебельных мхов до 3.7 при сочетании мхов и лишайников, и до 2.2 при доминировании
лишайников. Лишайники отличаются большей интенсивностью разложения и более высокой скоростью
кругооборота азота, чем мхи, что обусловлено различиями в водном и тепловом режиме в местах их обитания,
а также спецификой растений.
Максимальные запасы (48 572 кг/га) углерода также аккумулированы в кустарничково-моховом
биоценозе (табл.2). При этом только четверть них находится в органах растений. Основная часть (33729 кг/га)
элемента содержится в остатках листостебельных мхов. Соотношение между запасами углерода в фитомассе
и мортмассе составляет 2.8.
В кустарничково-лишайниковом сообществе общие запасы углерода (13032 кг/га) в 3.7 раза ниже,
чем в ценозах с доминированием мхов. Но, здесь в отличие от кустарничково-мохового сообщества, доля
углерода, сосредоточенная в органах растений выше (48.3 %), а соотношение между запасами углерода в
живой и отмершей растительности ниже – 1.1. В этом сообществе также более высока доля углерода в составе
кустарничков и трав. В переходном кустарничково-мохово-лишайниковом сообществе запасы углерода выше,
чем биоценозе с доминированием лишайников, но ниже, чем в кустарниково-моховом.
Общие запасы углерода в кустарничково-лишайниково-моховой тундре составляют 38283 кг/га. Доля
углерода в составе живых растений выше, чем азота. Основные запасы углерода (83.9 %) аккумулированы в
биоценозах с преобладанием мхов (31839 кг/га). Вследствие низкого содержания азота в преобладающих в
тундровых биоценозах мхах и лишайниках соотношение между азотом и углеродом в растениях очень низкое.
Геохимия ландшафтов и география почв (к 100-летию М.А. Глазовской)
118
УДК 911:631.4
КИСЛОТНО-ОСНОВНАЯ БУФЕРНОСТЬ ПОЧВ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ
М.А. Ересько
РУП «Бел НИЦ «Экология», Минск, e-mail: kisa_marina@mail.ru
Термины «устойчивость» и «буферность» применяются в почвоведении при изучении химического
воздействия на почву. Авторы расходятся во мнении при определении указанных понятий, часто используют
их как синонимы.
В работах М.А. Глазовской, Н.Н. Мирошниченко [1, 2] устойчивость почвы (компонента ландшафта)
определена как способность сохранять и восстанавливать системные характеристики, обеспечивающие
нормальное функционирование биокосной системы, а буферность – способность противодействовать
изменению системных характеристик. Первое понятие является соотношением нагрузки и реакции системы
на оказанное воздействие, второе – мерой внутрисистемных возможностей компенсировать влияние фактора
[2]. Оба параметра отражают степень устойчивости природно-территориальных комплексов к внешнему
негативному воздействию.
В условиях динамичного изменения химического состава атмосферных осадков в сторону увеличения доли
кислотных либо щелочных компонентов (в зависимости от формы антропогенного воздействия на окружающую
среду на территории их формирования), актуальным является изучение кислотно-основной буферности
почв, как основы формирования устойчивости природно-территориального комплекса при подкислении или
подщелачивании. Для целей настоящей работы кислотно-основная буферность определена как способность
почвы сохранять первоначальный уровень реакции среды при подкислении или подщелачивании [3].
Объектом исследований являются почвы Республики Беларусь [4]: дерново-подзолистые (занимают
77% площади), торфяно-болотные (13,3%), аллювиальные (5,9%), дерновые (3,0%), подзолистые (0,7%),
дерново-карбонатные (0,1%).
Оценка кислотно-основной буферности почв Беларуси проведена путем определения буферных
характеристик на основании обработки и анализа первичных данных, полученных в результате лабораторных
исследований образцов почв основных почвенных разновидностей, отобранных при закладке почвенных
разрезов.
В рамках исследований в качестве основных параметров выбраны емкость и интенсивность буферности
почв к подкислению и подщелачиванию. Интенсивность буферности (β, смоль Н
+
/кг*ед.рН) определена для
основных горизонтов каждого типа почв как количество титранта (кислоты или щелочи), необходимое для
изменения рН на одну единицу. Емкость буферности почв вычислена для верхних 50 сантиметров почвенного
профиля, включающих аккумулятивную (горизонт А
1
), элювиальную (горизонт А
2
– для дерново-подзолистых
и подзолистых почв) и иллювиальную (горизонт В – частично или полностью) его части, путем пересчета
показателя интенсивности буферности на гектар (кмоль Н
+
/га).
Результаты определения интенсивности буферности дерново-подзолистых почв [5] коррелируют
с данными российских авторов [6]. По итогам математической обработки статистических данных почвы
Республики Беларусь разделены на 5 групп в зависимости от значения показателя емкости буферности, а
также ведущего фактора, влияющего на буферность – гранулометрического состава (таблицы 1 и 2).
Исследованиями установлено, что дерново-подзолистые почвы характеризуются более высокой
степенью буферности к подщелачиванию, чем к подкислению, вследствие чего ландшафты зоны смешанных
лесов, для которых данный тип почв является зональным, более устойчивы в условиях щелочной нагрузки,
отмечаемой, как правило, в пригородных районах крупных (с населением более 100 тысяч человек) городов.
Емкость буферности к подщелачиванию может в 2-4 раза превышать емкость буферности к подкислению почв
того же типа, гранулометрического состава и степени увлажнения [5], что свидетельствует о наличии ресурсов
для нейтрализации в 2-4 раза большего количества щелочных ионов, поступающих с атмосферными осадками.
Таблица 1
Группировка почв Республики Беларусь по степени буферности к подкислению
Буферность,
кмоль Н
+
/га
Гранулометрический состав
Глина
Суглинок
тяжелый и
средний
Суглинок
легкий
Супесь
связная
Супесь
рыхлая
Песок
связный
Песок
рыхлый
Высокая
120,1 и более
Дерново-карбонатная;
Дерновая глееватая;
Дерново-подзолистая автоморфная на
мощных лессах
Дерново-карбонатная типичная;
Дерново-карбонатная выщелоченная;
Торфяно-болотная
Выше средней
120-90,1
Дерново-подзолистая,
развивающаяся на
озерно-ледниковых
породах
Дерново-подзолистая
автоморфная и
слабоглееватая,
развивающаяся на
лессовидном суглинке;
Дерновая глеевая
Дерново-
карбонатная
оподзоленная;
Дерновая глееватая
и глеевая
Доклады Всероссийской научной конференции
119
Средняя
90-60,1
Дерново-подзолистая
автоморфная и
слабоглееватая,
развивающаяся на
моренных породах
Дерново-подзолистая
глееватая и глеевая,
развивающаяся на
лессовидном суглинке;
Дерново-подзолистая
автоморфная и
слабоглееватая,
развивающаяся на
моренном суглинке;
Дерново-подзолистая
автоморфная и
слабоглееватая,
развивающаяся на водно-
ледниковом суглинке;
Аллювиальная дерновая
глееватая и глеевая
Дерновая глееватая
и глеевая
Ниже средней
60-30,1
Дерново-подзолистая глееватая и глеевая
на моренном суглинке;
Дерново-подзолистая глееватая и глеевая
на водно-ледниковом суглинке
Дерново-
подзолистая
автоморфная,
слабоглееватая,
глееватая и глеевая;
Аллювиальная
дерновая глееватая
и глеевая
Аллювиальная
дерновая глееватая
и глеевая
Низкая
30 и менее
Подзолистая
Дерново-
подзолистая
автоморфная,
слабоглееватая,
глееватая и глеевая;
Подзолистая
Таблица 2
Группировка почв Республики Беларусь по степени буферности к подщелачиванию
Буферность,
кмоль Н
+
/га
Гранулометрический состав
Глина
Суглинок
тяжелый и
средний
Суглинок
легкий
Супесь
связная
Супесь
рыхлая
Песок
связный
Песок
рыхлый
Высокая
120,1 и более
Дерново-
подзолистая
Дерново-подзолистая;
Дерновая глееватая и глеевая
Дерновая глееватая и
глеевая
Торфяно-болотная
Выше средней
120-90,1
Дерново-
карбонатная
Дерново-
карбонатная
Аллювиальная
дерновая
глееватая и
глеевая
Дерново-подзолистая;
Аллювиальная
дерновая глееватая
Дерновая глеевая
Средняя
90-60,1
Дерново-карбонатная
Аллювиальная
дерновая глеевая
Дерново-
подзолистая;
Аллювиальная
дерновая глееватая и
глеевая
Ниже средней
60-30,1
Дерново-
карбонатная
Низкая
30 и менее
Подзолистая
Подзолистая
В случае наличия кислотного воздействия, превышающего емкость буферности дерново-подзолистых
почв соответствующего гранулометрического состава и степени увлажнения, для стабилизации химического
равновесия и сохранения биологического разнообразия внутри ландшафта будет необходимо провести ряд
природоохранных мероприятий.
Выявленной особенностью песчаных и супесчаных почв рассмотренных типов является усиление
буферности как к подкислению, так и к подщелачиванию с увеличением степени гидроморфизма: емкость
буферности глеевых почв в 1,2-1,4 больше, чем автоморфных.
Исследованиями установлено, что буферная способность дерново-карбонатных почв может различаться
в 2-5 раз – в зависимости от степени карбонатности почвообразующих пород. Ландшафты, развивающиеся на
дерново-карбонатных почвах, характеризуются высокой устойчивостью в условиях кислотного воздействия.